DE2225015A1 - Color stabilized alkanolamines - Google Patents
Color stabilized alkanolaminesInfo
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Description
Patentanwälte Dipl. - Ing. F. Weig .ίμανν,Patent attorneys Dipl. - Ing.F. Weig .ίμανν,
DiPL.-l^G. H.Teickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A.Weickmann, Dipl.-Chem. B. HuberDiPL.-l ^ G. H. Teickmann, Dipl.-Phys. Dr. K. Fincke Dipl.-Ing. F. A. Weickmann, Dipl.-Chem. B. Huber
8 MÜNCHEN 86, DEN POSTFACH 860 8208 MUNICH 86, POST BOX 860 820
MÖHLSTRASSE 22, RUFNUMMER 48 39 21/22MÖHLSTRASSE 22, NUMBER 48 39 21/22
(983921/22)(983921/22)
H/Kn OASE: 15,485-PH / Kn OASE: 15,485-P
THE DOV/ CIIEHICAI, COMPAlJY, Midland, Michigan/USA 929 Eaet Main Street THE DOV / CIIEHICAI, COMPAlJY, Midland, Michigan / USA 929 Eaet Main Street
"I'arbstabilisierte Alkanolamine""I color stabilized alkanolamines"
Die Erfindung betrifft Alkanolamine, die gegen unerwünschte Parbbildung stabilisiert sind.The invention relates to alkanolamines against undesirable Parchment are stabilized.
Alkanolamine v/erden üblicherweise durch Umsetzung eines Alkylenoxydes mit Ammoniak oder einem Amin hergestellt; die vorliegende Erfindung bezieht sich auf die so hergestellten Alkanolamine.Alkanolamines v / earth usually by reaction of a Alkylene oxide made with ammonia or an amine; the The present invention relates to the alkanolamines so produced.
Prisch hergestellte Alkanolamine sind v/asserklare oder nahezu v/^nnerkXare Plüssigkeiten. Wenn sie jedoch eine gewisse Zeit ly-ng stehen, so dunkeln sie im allgemeinen und nehmen t;ine gelbe oder gelb-grüne Parbe an. Dieses Dunkeln erfolgtPrically prepared alkanolamines are clear or near-clear v / ^ nnerkXare liquors. However, if they have a certain Stand ly-ng time, so they generally darken and take t; a yellow or yellow-green color. This obscurity occurs
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unabhängig davon, ob das Alkanolamin Tageslicht oder Sonnenlicht ausgesetzt wird oder nicht und unabhängig davon, ob es von der Atmosphäre abgeschlossen ist oder nicht. Das Dunkeln wird im allgemeinen noch beschleunigt, wenn das Alkanolamin in einem Eisenbehälter (wie einem Stahlfass) aufbewahrt v/ird. Das Dunkeln des Alkanolamine ist in vielen Fällen unerwünscht, was sich nach dem Gebrauchszweck richtet. Triethanolamin zum Beispiel wird in großem Maßstab auf dem kosmetischen Markt verwendet und muß daher weitgehend farbfrei sein, damit es vom Handel akzeptiert wird.regardless of whether the alkanolamine is exposed to daylight or sunlight or not and regardless of whether it is is closed off from the atmosphere or not. The dark is generally accelerated when the alkanolamine stored in an iron container (such as a steel barrel). The obscurity of the alkanolamine is in many Cases undesirable, which depends on the intended use. Triethanolamine for example is being used on a large scale used in the cosmetic market and must therefore be largely color-free in order for it to be accepted by the trade.
Alkalimetallborhydride sind sowohl zum Entfärben als auch zum Stabilisieren von Alkanolamineη verwendet worden, vergl. US-Patentschrift 3 207 790 und 3 159 276, letztere beschreibt die Stabilisierung von Äthanolaminen gegenüber Verfärbung.Alkali metal borohydrides have been used both for decolorizing and for stabilizing Alkanolamineη, cf. US Patents 3,207,790 and 3,159,276, the latter describes the stabilization of ethanolamines against Discoloration.
Borsäure, Alkylborsäure, Kohlenwasserstoffborate und andere derartige Organoborverbindungen sind zur Stabilisierung aromatischer Amine verwendet worden, vergl. US-Patentschrift 2 422 503.Boric acid, alkyl boric acid, hydrocarbon borates and others such organoboron compounds have been used to stabilize aromatic amines, see U.S. Patent 2,422,503.
Im vorliegenden Falle wurde gefunden, daß die Alkali- und Erdalkalimetall-Borate und Alkanolaminester der Borsäure besonders wirkungsvoll die Verfärbung von Alkanolaminen inhibieren. Solche Borate werden nachfolgend als Borat-Inhibitoren bezeichnet.In the present case it was found that the alkali and alkaline earth metal borates and alkanolamine esters of boric acid particularly effective in inhibiting the discoloration of alkanolamines. Such borates are referred to below as borate inhibitors.
Die Alkali- und Erdalkalimetall-Borate sind bevorzugt.The alkali and alkaline earth metal borates are preferred.
Die für die Zwecke der vorliegenden Erfindung geeigneten Alkali- und Erdalkalimetall-Borate können beliebig auo der bekannten Klaaoe der Alkall- und Erdalkalimetall-Borate gowi-ihlt; werden. Die Lithium-, ilatriuir.-, Kalium-, Mr.gneiJiuin- und Kfilaiumborate sind die gebräuchlichsten und können ent-Suitable for the purposes of the present invention alkali and alkaline earth metal borates can any of the known Klaaoe auo the Alkall- and alkaline earth metal borates go wi-ihlt; will. The lithium, ilatriuir., Potassium, Mr.gneiJiuin and Kfilaium borates are the most common and can be
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weder in wasserfreier oder l^dratisierter Form verwendet, werden. Zu Beispielen für geeignete derartige Borate gehören Lithium-und Kaliurametaborat, Lithium- und Kaliumtetraborat, liatriumtetraborat-decahydrat (Borax, Na2B.O7*10 HpO), Natriuiritetraborat-pentahydrat, Natriumtetraborat (wasserfreier? Borax) , !Jatriumpentaborat, Hagnesiumorthoborat, Magnesiummetaborat-octahydrat [Mg(BO2) 2·8H2O], Kalziumdiborat (CaB2O.) und Kalziumtriborat-heptahydrat (Ca2BrO1 -1.7HpO). Die Borate als Klasse werden von P.A. Cotton und G. Wilkinson in "Advanced Inorganic Chemistry", 2.Auflage, Interscience Publishers (1966), Seiten 264-266, beschrieben. Natrium- und Kaliumborate (insbesondere Natriumborate) sind be\>Orzugt.used in anhydrous or l ^ drated form. Examples of suitable borates of this type include lithium and potassium tetraborate, lithium and potassium tetraborate, liatrium tetraborate decahydrate (borax, Na 2 BO 7 * 10 HpO), sodium tetraborate pentahydrate, sodium tetraborate (anhydrous borax), sodium pentaborate, HpO octahydrate [Mg (BO 2 ) 2 · 8H 2 O], calcium diborate (CaB 2 O.) and calcium triborate heptahydrate (Ca 2 BrO 1 -1.7HpO). The borates as a class are described by PA Cotton and G. Wilkinson in "Advanced Inorganic Chemistry", 2nd Edition, Interscience Publishers (1966), pages 264-266. Sodium and potassium borates (especially sodium borates) are preferred.
Die Alkanolaininester der Borsäure sind eine bekannte Verbindungsklasse. Jedes Hitglied der Klasse kann im vorliegenden Falle verwendet werden. Solche Ester beschreibt z.B. H.C. Brown et al., J.A.C.S. 7.3, 2808 (1951; H. Steinberg et al., Ind. Eng. Chem. 49., 174 (1957), "Organoboron Chemistry", Band 1 von Steinberg, Interscience Publishers, II.Y. (1964), Kap. 4 und 5, S. 132-134, insbesondere S. 232-245. Sie lassen sich bequem dtirch Umsetzung eines Alkanolamine mit Borsäure, im allgemeinen in Anwesenheit eines geeigneten Lösungsmittels, herstellen. Die bevorzugten Ester sind diejenigen, die durch Umsetzung von Borsäure mit dem zu stabilisierenden Alkanolamin gebildet werden, beispielsweise wäre der durch Umsetzung von Triäthanolarnin mit Borsäure gebildete Ester ein bevorzugter Inhibitor, für Triäthanolamin usw. Andere derartige Ester sind die durch Umsetzung von Borsäure mit Äthanolamin, Diäthanolawin, Mono-, Di- oder Tri-isopropanolamin, Mono-, Di- oder Tri-butanolamin, Ii-(2-Hyaroxyäthyl)-propylamin, N,IT-Di-(2-hydroxyäthyl)-äthylamin, IJ1 K-Di-(2-hydro;-:ypropyl)-butylamin gebildeten Ester.The alkanolamine esters of boric acid are a known class of compounds. Any member of the class can be used in the present case. Such esters are described, for example, by HC Brown et al., JACS 7.3, 2808 (1951; H. Steinberg et al., Ind. Eng. Chem. 49., 174 (1957), "Organoboron Chemistry", Volume 1 by Steinberg, Interscience Publishers , II.Y. (1964), Chapters 4 and 5, pp. 132-134, especially pp. 232-245, They can be conveniently prepared by reacting an alkanolamine with boric acid, generally in the presence of a suitable solvent Preferred esters are those which are formed by reacting boric acid with the alkanolamine to be stabilized, for example the ester formed by reacting triethanolamine with boric acid would be a preferred inhibitor for triethanolamine, etc. Other such esters are those formed by reacting boric acid with ethanolamine, diethanolawin , Mono-, di- or tri-isopropanolamine, mono-, di- or tri-butanolamine, II (2-hyaroxyethyl) propylamine, N, IT-di- (2-hydroxyethyl) ethylamine, IJ 1 K-Di - (2-hydro; -: ypropyl) -butylamine formed ester.
BAD ORIGINAL BATH ORIGINAL
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Me erfindungsgemäßen Borat-Inhibitoren v/erden in geringer aber wirkungsvoller Menge mit den Aikanclaminen vermischt, um die Farbbildung in den Alkanolamine}! zu verhindern. Im allgemeinen genügen Boratmengen von bis zu etwa 4 G-ew.-yo, bezogen auf das Alkanolamin, falls gewünscht kann in besonderen Fällen jedoch auch mehr verwendet werden. Borat-Inhibitormengen von etwa 0,004 $> bis etwa 0,02 eß> sind im typischen Falle bevorzugt.The borate inhibitors according to the invention are mixed with the alkanolamines in a small but effective amount to prevent color formation in the alkanolamines}! to prevent. In general, borate amounts of up to about 4 G-ew.-yo, based on the alkanolamine, are sufficient, but more can be used in special cases if desired. Borate inhibitor levels of from about 0.004 $> to about 0.02 e ß> are preferred in the typical case.
Die erfindungsgemäßen Borat-Inhibitoren sind im allgemeinen in den Alkanolaminen löslich. Die Leichtigkeit, mit der sie sich in den Alkanolaminen lösen, schwankt natürlich in Abhängigkeit von dem speziellen Borat und dem speziellen Alkanolamin. Bei technischen Operationen ist es daher vorteilhaft, das Borat in einem aliquoten Anteil des Alkanolamines zu lösen und dann diese Lösung zur Masse des zu stabilisierenden Alkanolamine zu geben. In Fällen, in denen das Borat im wesentlichen unlöslich im Alkanolamin ist, wird das Borat als feinverteilte Festsubstanz in das Alkanol- < amin eingemischt.The borate inhibitors according to the invention are generally soluble in the alkanolamines. The ease with which they dissolve in the alkanolamines will of course vary depending on the particular borate and the particular alkanolamine. In technical operations it is therefore advantageous to dissolve the borate in an aliquot portion of the alkanolamine and then add this solution to the bulk of the alkanolamine to be stabilized. In cases where the borate is substantially insoluble in alkanolamine borate is mixed amine as finely divided solids in the alkanol. "
Wie oben bereits erwähnt, handelt es sich bei den erfindungsgemäß stabilisierten Alkanolaminen um solche, die üblicherweise durch Umsetzung eines Alkylenoxydes mit Ammoniak oder einem Awin hergestellt v/erden. Diejenigen, die durch Umsetzung von Äthylenoxyd, Propylenoxyd und/oder Butylenoxyd mit Ammoniak oder einem Amin hergestellt werden, sind technisch besonders wichtig. Die Erfindung bezieht sich auf sämtliche derartige Alkanolamine, insbesondere auf die Äthanolamine und Propanolanine, die durch Umsetzung von Äthylenoxyd oder Propylenoxyd mit Ammoniak hergestellt v/erden (z.B. Mono-t Di- und/oder Triethanolamin und Mono-, Diunu/oder Tripropanolamin).As already mentioned above, the alkanolamines stabilized according to the invention are those which are usually produced by reacting an alkylene oxide with ammonia or an Awin. Those which are produced by reacting ethylene oxide, propylene oxide and / or butylene oxide with ammonia or an amine are particularly important industrially. The invention relates to all such alkanolamines, in particular ethanolamines and Propanolanine that prepared by reacting ethylene oxide or propylene oxide with ammonia v / earth (for example, mono- t di- and / or triethanolamine and mono-, Diunu / or tripropanolamine).
BAO OfllGtNAL BAO OfllGtNAL
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1 bis 121 to 12
Bei den folgenden Beispielen -handelt es sich um beschleunigte Alterungstests, die zur weiteren Erläuterung der Erfindung dienen. In jedem Beispiel wurde day Borat in 40,0 g Alkanolairiin aufgelöst und unter Stickstoff in einen verschlossenen Glaskolben gegeben. Kolben und Inhalt wurden dann 24 Stunden lang bei 1200C erhitzt. Die Farbe des Alkanolamine wurde vor und nach dem Erhitzen bestimmt. Die Ergebnisse einer Versuchsreihe sind in Tabelle I zu sammengefaßt. Die Versuche 1 bis 15 wurden.unter Verwendung verschiedener Triäthanolaminproben durchgeführt. In jedem Falle wurde ein Vergleichsstandard den gleichen Bedingungen unterworfen; bei dieser Vergleichsprobe handelt es sich um die gleiche Trialkanolarjinprobe allerdings ohne Inhibitor. Die Farbe ist in APIIA-Einheiten angegeben.The following examples are accelerated aging tests which serve to further explain the invention. In each example, day borate was dissolved in 40.0 g of alkanolamine and placed in a sealed glass flask under nitrogen. The flask and contents were then heated at 120 ° C. for 24 hours. The color of the alkanolamine was determined before and after heating. The results of a series of experiments are briefly sums in Table I below. Experiments 1 to 15 were carried out using different triethanolamine samples. In each case a comparison standard was subjected to the same conditions; this comparative sample is the same trialkanolarjin sample, but without an inhibitor. The color is given in APIIA units.
Inhibitor "A" =Inhibitor "A" =
Tiatriumrnetaborat-tetrahydrat (HaBOpTiatrium naborate tetrahydrate (HaBOp
Inhibitor "B11 = IJatriurrtetraborat-decahydrat (Na2B^Inhibitor "B 11 = Iatriurrtetraborate decahydrate (Na 2 B ^
Inhibitor "C" = liatriumpentaborat-decahydratInhibitor "C" = liatric pentaborate decahydrate
Inhibitor "D" = Kaliumtetraborat-decahydratInhibitor "D" = potassium tetraborate decahydrate
.1.1
Inhibitor "E" = Kaliurapentaborat-decahydrat (K2B10O1^iOH2O)Inhibitor "E" = potassium pentaborate decahydrate (K 2 B 10 O 1 ^ iOH 2 O)
Magnesiuia-orthoborat (Mg^B2Og) .Magnesia orthoborate (Mg ^ B 2 Og).
Inhibitor "l·1" =Inhibitor "l x 1 " =
Inhibitor "S" =Inhibitor "S" =
ITatriuropentaborat-decahydrat und wurde als 20 gew.-$ige Lösung in Diethanolamin zugesetzt. ITatriuropentaborate decahydrate and was called 20% strength by weight solution in diethanolamine added.
13 bis 1613 to 16
Vier 208 Liter Portionen e?nes nicht stabilisierten Triäthanolörriins (von v/enigstens 98 ^iger Reinheit, wobei es sich bei dem Rest hauptsächlich um Diäthanolamin.handelt) wurden in 208 Liter Passer aus phosphatiertem Stahl gefüllt. Drei der in Pässer abgefüllten Proben wurden dann durch Zugabe von 0,03 Gew.-^, bezogen auf das Gesamtgewicht,Four 208 liter servings of a non-stabilized triethanolorriins (of at least 98% purity, whereby it the rest is mainly diethanolamine.) were filled in 208 liters of phosphated steel register. Three of the samples filled in passports were then added by adding 0.03% by weight, based on the total weight,
(a) Natriunmetaborat-tetrc-hydrat,(a) sodium metaborate tetrc hydrate,
(b) Natriumtetraborat-decahydrat und(b) sodium tetraborate decahydrate and
(c) IJatriurapentaborat-decahydrat(c) Ijatriurapentaborate decahydrate
farbötabilisiert. Das vierte Paß, das nicht stabilisiertes Material enthielt, wurde als Vergleichsprobe verwendet. Alle Passer wurden dann 4 Wochen lang unter Umgebungsbedingungen gelagert. Man bestimmte die Farbe des so gelagerten Materials; die Farbe des stabilisierten (inhibierten) I-Jaterials blieb unverändert, während die P'jrbe der Vergleichsprobe von der ursprünglichen Ft!roe von --Ό ΑΡΙίΑ-liinheiten bis auf 25 bis 27color stabilized. The fourth pass, the unstabilized one Containing material was used as a comparative sample. All registerers were then kept under ambient conditions for 4 weeks stored. The color of the material stored in this way was determined; the color of the stabilized (inhibited) I-material remained unchanged, while the sample of the comparative sample of the original Ft! roe of --Ό ΑΡΙίΑ units up to 25 to 27
BAD ORIGINALBATH ORIGINAL
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APjIA~Einheiteii dunkelte. Aliquote Anteile von jedem gelagerten Ilaterial wurden dem beschleunigten Alterungstest unterworfen, vie er in den Beispielen 1 bis 12 oben angewendet wurde; die Perbe des stabilisierten Materials blieb unverändert, während die Vergleichsprobe auf 45 APHA-Einheiten dunkelte.APjIA ~ unity darkened. Aliquots from each stored The material was subjected to the accelerated aging test, as used in Examples 1 to 12 above became; the perbe of the stabilized material remained unchanged, while the comparative sample was based on 45 APHA units darkened.
1? bis 251? until 25
Es wurde der in den Beispielen 1 bis 12 erwähnte beschleunigte Alterungstest angewendet und die JParbstabilität anderer Alkanolamine in Anwesenheit der erfindungsgemäßen Borate bewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle II zusammengefaßt:The accelerated aging test mentioned in Examples 1 to 12 was used and the J stability of others was used Alkanolamines evaluated in the presence of the borates according to the invention. The results are summarized in Table II:
Parbe am EndeParbe in the end
IDiA iist Iionoäthanolaniin; DEA ist Diäthan ο lamin;IDiA is ionoethanolanine; DEA is diethan ο lamin;
MIPA int I-Ionoisopropanolarain; DIPA ist Diisopropanolanin;MIPA int I-ionoisopropanolarain; DIPA is diisopropanolanine;
ISDA ist li-(2«Hydrozyäthyl)-äthylenäianin undISDA is li- (2 «Hydrozyäthyl) -äthylenäianin and
DI-LSA let JT, IT-Dime thyläthanolanin;DI-LSA let JT, IT-dimethylethanolanine;
Die Inhibitoren "A", "3" und "0" B±-a& die ira Anschlu-3 anThe inhibitors "A", "3" and "0" B ± - a & the ira connection 3
Tabelle I angeriebenen,Table I grated,
BADBATH
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b'g !spiele b'g! games 26 26th bis 28until 28
Es wurde der in den Beispielen 1 bis 12 beschriebene besohleu« nigto Alterungsteet angewendet, mit der Ausnahme, daß ein Streifen Schmiedeeisen mit einer ungefähren Oberfläche von 19,4 cm in die Testflüssiglseit eingetaucht wurde. Man bewertete die FarbotabilitUt von Mono&thanolaoin und Monoisopropanolanin in Anwesenheit der erfindungsgeaaßen Borate· Die Ergebnisse sind in Tabelle III zusammengestellt· Bei den Inhibitoren "A" und "B" handelt es sich um die gloiohen, die in Anschluß an Tabelle I genannt sind*The solenoid described in Examples 1 to 12 was used. nigto aging tea applied, with the exception that one Strips of wrought iron with an approximate surface area of 19.4 cm in the test liquid side. The color stability of mono & thanolaoin and monoisopropanolanine was assessed in the presence of the borates according to the invention. The results are shown in Table III · Bei the inhibitors "A" and "B" are the gloiohen, which are mentioned in connection with table I *
aminamine
AnfangBeginning
MEAMEA
MIPAMIPA
(Konz.)(Conc.)
1010
55
te Probeth sample
gleichs-equal
probesample
B (0,05 WB (0.05 W
A (0,04 t) A (0.04 t)
4040
4040
160160
130130
2727
2626th
29 bis 3029 to 30
Unter Anwendung des in'den Beispielen 1 bit 12 beschriebenen beschleunigten Alterungstests wurde die Farbstabilität von Iriäthanolarain (!IEA) in Anwesenheit des ΤΕΛ-Egters der Borsäure bei zwei Konzentrationen bestimmt. Die Ergebnisse sind in Tabelle |V zusammengefaßt*Using the bit 12 described in Examples 1 accelerated aging tests, the color stability of iriethanolarain (! IEA) in the presence of the ΤΕΛ-Eger of boric acid was determined at two concentrations. The results are summarized in table | V *
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Vers.Verse.
29
3029
30th
InhibitorInhibitor
(Κ.ΟΏΖ,)(Κ.ΟΏΖ,)
0,05 0,150.05 0.15
TABEILE IVTABLES IV
Farbe am AnfangColor in the beginning
20
2020th
20th
Farbe am EndeColor in the end
inhibierte Ver-inhibited
Probe gleichsprobeSample same sample
20
2020th
20th
60 6060 60
Der obige TEA-Ester der Borsäure wurde hergestellt, indem man 110 g Borsäure (1,77 Mol) zu 263 g TEA (1,77 Mol) in 250 ml Toluol gab und die Mischung bei Rüekflußtemperatur erwärmte, bis die Reaktion beendet war. Das Nebenprodukt V/asser wurde als V/asser/ToliiOl-Azeotrop so wie es gebildet wurde im wesentlichen entfernt; ungefähr 96 g V/asser wurden aufgefangen. Dan gewünschte Reaktionsprodukt (276 g) kristallisierte beim Abkühlen aus der Reaktionsmischung aus und wurde durch Filtration abgetrennt. Das weiße kristalline Produkt schmolz bei 234 bis 2370C (Literaturangabe: 235 bis 2370O).The above TEA ester of boric acid was prepared by adding 110 grams of boric acid (1.77 moles) to 263 grams of TEA (1.77 moles) in 250 ml of toluene and heating the mixture at reflux temperature until the reaction was complete. The by-product V / ater was essentially removed as a V / ater / ToliiOl azeotrope as it was formed; approximately 96 g / water was collected. The desired reaction product (276 g) crystallized out of the reaction mixture on cooling and was separated off by filtration. The white crystalline product melted at 234 to 237 0 C (literature data: 235 to 237 0 O).
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Claims (1)
einverleibt.Process for preventing discoloration, characterized in that the alkanolamine is given a small amount, but sufficient to inhibit the discoloration, of at least one alkali metal or alkaline earth metal borate or an alkanolamine ester of boric acid
incorporated.
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